JP2004197735A - Reversible automatic fan control system - Google Patents
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- F01P7/044—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using hydraulic drives
Abstract
Description
本発明は、一般に、機械のラジエータに関連付けられた可逆ファン、より詳しくは、可逆自動ファン制御システムおよびプロセスに関する。 The present invention relates generally to a reversible fan associated with a radiator of a machine, and more particularly to a reversible automatic fan control system and process.
原動力用のエンジンを使用する多くの種類の機械は、エンジンが過熱しないことを保証するために、水、不凍液等のようなクーラントをエンジンに供給するためのラジエータも含む。ラジエータは、一般に、冷却空気をラジエータに供給するファンに関連付けられる。ラジエータはファンの前に通常位置付けられ、また、ファンは、通常、エンジン用の液体クーラントを冷却するためにラジエータを通して空気を引き込む。 Many types of machines that use a motive engine also include a radiator to supply the engine with coolant, such as water, antifreeze, etc., to ensure that the engine does not overheat. The radiator is generally associated with a fan that supplies cooling air to the radiator. The radiator is usually located in front of the fan, and the fan usually draws air through the radiator to cool the liquid coolant for the engine.
多くの種類の用途において、機械は、汚れたおよび/またはくずの多い環境で動作または移動している。この結果、汚れ、昆虫、くず等のようなデブリは、ファンがラジエータを通して空気を機械内に引き込むので、ラジエータに留まるようになる。したがって、ラジエータを通過する空気に含まれるデブリは、ラジエータ内に留まる可能性があり、実際にラジエータ内に留まることが多い。 In many types of applications, machines operate or move in dirty and / or debris-rich environments. As a result, debris, such as dirt, insects, debris, etc., will remain on the radiator as the fan draws air into the machine through the radiator. Therefore, debris contained in the air passing through the radiator may remain in the radiator, and often actually remains in the radiator.
いくつかの機械では、冷却ファンを停止、正転、または逆転し得るように冷却ファンの作動モードを選択的に切り換えるために、油圧回路、電気回路等を使用してもよい。例えば、ヤマギシ(Yamagishi)への米国特許公報(特許文献1)は、クーラントの温度に基づき冷却ファンを逆転するために使用し得る制御装置を開示している。特に、制御装置は、クーラントの温度が所定の温度よりも高く、一方、油圧オイルの温度が所定の温度よりも低い場合に冷却ファンを逆転する。このことが空気の逆流を引き起こし、ラジエータ内に留まるデブリを放出させる。 In some machines, hydraulic circuits, electrical circuits, etc. may be used to selectively switch the operating mode of the cooling fan so that the cooling fan can be stopped, rotated forward, or reversed. For example, U.S. Pat. No. 6,037,045 to Yamagishi discloses a control device that can be used to reverse a cooling fan based on coolant temperature. In particular, the control device reverses the cooling fan when the temperature of the coolant is higher than a predetermined temperature, while the temperature of the hydraulic oil is lower than the predetermined temperature. This causes a backflow of air, releasing debris that remains in the radiator.
しかし、この作動において、制御装置は、冷却水の温度が油圧オイルの所定の温度よりも高い場合に冷却ファンを逆転するに過ぎない。ファンの逆転はラジエータ内に留まるデブリを放出し得るが、この作動は、ラジエータのデブリを取り除くためにファンを逆転する自動的な一定間隔を可能にしない。 However, in this operation, the control device only reverses the cooling fan when the temperature of the cooling water is higher than the predetermined temperature of the hydraulic oil. Although reversing the fan can release debris that remains in the radiator, this operation does not allow for automatic regular intervals to reverse the fan to remove radiator debris.
本発明の模範的な形態によれば、ラジエータに関連付けられたファン制御システムを作動する方法は、ある作動スピードでファンを第1の方向に回転して、第1の所定期間の間に空気をラジエータに向けて方向付ける工程と、第1の所定期間の終了後に第1の方向におけるファンの回転を減速する工程とを含むことができる。本方法はまた、第1の方向と反対側の第2の方向におけるファンの回転を所定のスピードに加速する工程と、第2の所定期間の間に所定のスピードでファンを第2の方向に回転させる工程と、第2の所定期間の終了後に第2の方向におけるファンの回転を減速する工程とを含み得る。本方法は、第1の方向におけるファンの回転を作動スピードに加速する工程をさらに含み得る。 According to an exemplary aspect of the present invention, a method of operating a fan control system associated with a radiator includes rotating a fan at a certain operating speed in a first direction to generate air during a first predetermined time period. The method may include a step of directing the radiator toward the radiator and a step of reducing the rotation of the fan in the first direction after the first predetermined period ends. The method also includes accelerating rotation of the fan in a second direction opposite to the first direction to a predetermined speed, and causing the fan to move in the second direction at a predetermined speed during a second predetermined period. The method may include the step of rotating and the step of reducing the rotation of the fan in the second direction after the end of the second predetermined period. The method may further include accelerating the rotation of the fan in the first direction to an operating speed.
上述の一般的な記載および以下の詳細な記載の両方は、模範的であり、また説明的なものに過ぎず、本発明を限定するものでないことを理解すべきである。 It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention.
本明細書に組み込まれかつその一部を構成する添付図は、本発明の模範的な実施形態を例示しており、また記載と共に本発明の原理を説明するために使用される。 The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description, are used to explain the principles of the invention.
次に、本発明の模範的な実施形態について詳細に参照し、その実施例を添付図に示す。可能な限り、図面全体にわたって同一または同様の部分を指すために、同一の参照番号を使用する。 Reference will now be made in detail to exemplary embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings to refer to the same or like parts.
図1は、本発明の模範的な実施形態による可逆自動ファン制御システム10の概略図である。ファン制御システム10とは別個に配置されたラジエータ12は、作動中に冷却する必要がある機械(図示せず)のエンジン(図示せず)または他の装置用の水、不凍液等のようなクーラントを冷却するために一般に設けられる。ファン制御システム10は、冷却ファン14と作動液冷却器16とを含んでもよい。作動液冷却器16は、機械の油圧機器を操作するためのオイルのような作動液を冷却するために一般に設けられる。冷却ファン14を配列して、強制冷却をラジエータ12と作動液冷却器16とに行うことが可能である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a reversible automatic
例えば、冷却ファン14が第1の方向に駆動されるとき、冷却ファン14からの空気流が前方方向46にラジエータ12と作動液冷却器16とを通過するように、冷却ファン14を空気通路18に配置することができる。逆に、冷却ファン14が第1の方向と反対側の第2の方向に回転されるとき、空気はラジエータ12および冷却器16から冷却ファン14に向かって逆方向48に流れる。冷却ファン14を停止するか、第1の正転に駆動するか、あるいは第2の逆転に駆動することができる。
For example, when the cooling fan 14 is driven in the first direction, the cooling fan 14 is passed through the
ファン制御システム10は、加圧流体源(例えば感圧可変容量油圧ポンプ20)、流体作動モータ(例えば可逆油圧モータ26)、液リザーバ、すなわち、タンク44を含み得る。モータ26は第1のポート26aと第2のポート26bとを含み得る。ファン制御システム10はまた、加圧流体をポンプ20から第1のポート26aまたは第2のポート26bに選択的に方向付けることによってファン14の回転を逆転できる第1の弁(例えば方向制御弁36)を含み得る。模範的な実施形態では、第1の弁36はソレノイド作動式方向制御弁であり得る。ファン制御システム10はまた、いずれかの方向の冷却ファン14の回転スピードを増減できる第2の弁(例えば可変制御弁60)を含み得る。可変制御弁60は、例えば、所望に応じて冷却ファン14の回転スピードを増減するために、圧力信号をポンプ20に供給するように作動する減圧弁であり得る。
ポンプ20は、エンジン(図示せず)の例えばモータによって回転されるように適合し得る。ポンプ20は、作動液をリザーバ44からポンプ20に供給できるように、油圧ライン22を介してリザーバ44に流体連結される。ポンプ20はまた、作動液を流体ポンプ20から弁36、60に供給できるように、油圧ライン24を介して方向制御弁36と可変制御弁60とに流体連結される。
The
ポンプ20は、方向制御弁36を通し、かつ油圧ライン28を介してモータ26の第1のポート26aに流体を供給し得る。ポンプ20は、方向制御弁36を通し、かつ油圧ライン29を介してモータ26の第2のポート26bに流体を供給し得る。1つの模範的な実施形態では、油圧回路10は、油圧ライン30a、30bそれぞれに位置付けられた2つのリリーフ弁32、34を含み得る。油圧ライン30a、30bは油圧ライン28、29と流体連結される。モータ26が損傷され得る程度に、流体圧力が余りに大きくなる場合、方向制御弁36の位置に応じて、作動液は、適切なリリーフ弁32、34によりモータ26を迂回し、かつ個々の油圧ライン30a、30bを通して移動することが可能である。
方向制御弁36はモータ26の回転方向を制御することが可能である。上述のように、方向制御弁36をポンプ20とモータ26との間のファン制御システム10に配置することができる。方向制御弁36は、例えば、ファンを停止するための中立位置Nと、ファンを第1の前方方向に回転させるための前方位置Fと、ファンを第2の逆方向に回転させるための逆位置Rとを有する3ポジション4ポート弁であり得る。したがって、方向制御弁36は、モータ26を停止するか、モータ26を正転するか、あるいはモータ26を逆転することができる。
The
モータ26を停止するか、あるいは正転または逆転するために、リターンスプリング40のバイアス力と、ソレノイド38によって発生される対抗力との間の関係に従って、方向制御弁36のスプール弁要素(図示せず)を移動し得る。例えば、ソレノイド38に選択的に電気的に電圧を印加して、ばね40のバイアス力の反対方向に作用する対抗力を発生し得る。これによって、方向制御弁36は、ポンプ20からモータ26に送られる流体の流動方向を遮断または制御し得る。方向制御弁36が前方位置Fにあると、弁36はポンプ20から油圧ライン28を介してモータ26の第1のポート26aに加圧流体を方向付ける。弁36が逆位置Rにあると、弁36はポンプ20から油圧ライン29を介してモータ26の第2のポート26bに加圧流体を方向付ける。
The spool valve element of the directional control valve 36 (shown) according to the relationship between the biasing force of the
制御装置50は方向制御弁36に関連付けることが可能である。制御装置50は、方向制御弁36の位置を中立位置N、前方位置Fおよび逆位置Rにまたそこから自動的にシフトするように適合することができる。制御装置50は、方向制御弁36のソレノイド38に電気連結されたコントローラ52を含み得る。
一実施形態では、手動スイッチ54は制御装置50に関連付けることが可能である。手動スイッチ54は方向制御弁36の自動制御を停止して、手動制御を可能にする。したがって、冷却ファン14は、方向制御弁36を逆位置Rに手動でシフトすることによって逆転し得る。
In one embodiment,
可変制御弁60は、ポンプ20に通信される流体圧力信号を変更するために設けることが可能である。次に、ポンプ20に供給される流体出力信号を変更することにより、方向制御弁36を通してモータ26に供給されるポンプ20からの流体出力が変更される。モータ26への流体量を変更することにより、モータ26の回転が増加または減少させられ、このことにより、次に冷却ファン14の回転スピードがそれぞれ増加または減少させられる。冷却ファン14の回転スピードの増加または減少は、第1の前方方向および第2の逆方向の両方で起こり得る。
可変制御弁60の出力を油圧ライン76を介してポンプ20に流体連結して、流体圧力信号をポンプ20に可変に供給し得る。弁60は、弁60からリザーバ44にも作動液を排出し得るように、油圧ライン66と68とを介してリザーバ44と連結し得る。弁60はまた、ソレノイド62とばね64とを含み得る。弁60を制御してポンプ20への流体圧力信号を変更するために、制御装置70を設けることが可能である。制御装置70はコントローラ72と手動スイッチ74とを含み得る。コントローラ70の出力端子は可変制御弁60のソレノイド62に電気連結し得る。コンピュータアルゴリズムと関連して、コントローラ70は、ポンプ20への流体圧力信号を変更するためにソレノイド62に供給される電流を変更することが可能であり、このことにより、次にポンプ20からの流体出力を変更し得る。
The output of
システム10は、制御装置50、70へのシステムパラメータを分析しおよび/または命令を送信するように構成された主コントローラ80を含み得る。コントローラ80および制御装置50、70が組み合わせ可能であることを理解すべきである。コントローラ80はコンピュータであるかあるいはコンピュータとインタフェースし得ることも理解すべきである。
図2を参照すると、本発明による可逆自動ファン制御プロセス100の模範的な実施形態が記載されている。ステップ110において、機械のエンジン(図示せず)は、機械がターンオンされた後に始動される。模範的なプロセス100の間、機械を停止し得るかまたは移動している場合がある。停止される場合、機械は作業運転にあり得る。
Referring to FIG. 2, an exemplary embodiment of a reversible automatic
ステップ120において、エンジンが始動された後、冷却ファン14は正規の作動スピードVNで第1の方向に回転し得る。第1の方向は、例えば、前方方向46、すなわち冷却空気をラジエータ12に供給する方向に、空気流を発生する方向であり得る。第1の方向に回転しつつ、冷却ファン14は冷却空気をラジエータ12に供給し得る。コントローラ80は、正規の動作電流INを可変弁60のソレノイド62に方向付けることによって正規の作動スピードVNでファン14を回転し得る。正規の作動スピードVNは、ファン14の最大回転スピードVMAXを超えない任意のスピードであり、ラジエータ12の温度を所望の作動範囲に維持するファン制御方式に従って決定され得る。最大回転スピードVMAXは、ファン14の機械的および油圧的な限界によって決定され得る。制御はステップ130に続く。
In
次に、ステップ130において、コントローラ80は、第1の所定の期間Aまたは正規の動作期間が経過したかどうかを決定する。期間Aが経過していた場合、制御はステップ140に続く。さもなければ、期間Aが経過していなかった場合、制御はステップ130に戻る。
Next, at
ステップ140において、期間Aが経過していたことをコントローラ80が決定すると、第1の方向の冷却ファン14の回転は、第1の所定のランプ速度で、可変制御弁60のソレノイド62への電流を増加することによって減速される。第1のランプ速度は、ファン制御システム10の油圧的および機械的安定性を維持しつつ、適切な逆転スピードVRに可能な限り迅速に達するように選択される。同様に、適切な逆転スピードVRは、ファン制御システム10の油圧的および機械的安定性を維持しつつ、冷却ファン14の逆転に使用される時間期間を最小にするように選択される。例えば、逆転前にファン14を停止状態まで遅くすることにより、油圧的および機械的安定性の向上を提供し得るが、ファンを完全に停止するためにかかる時間は、ラジエータ12および冷却器16に望ましくない温度を生じる可能性がある。したがって、適切な逆転スピードVRを決定するとき、冷却ファン14の油圧的および機械的安定性と、冷却ファン14の逆転に使用される時間との間で適当な妥協を行うことが可能である。次に、制御はステップ150に続く。
If the
可変制御弁60のソレノイド62への電流のランプ速度は、冷却ファン14の加速に反比例することを理解すべきである。すなわち、ソレノイド62への電流が増加するにつれ、冷却ファン14は減速され、またソレノイド62への電流が減少するにつれ、冷却ファン14は加速される。例えば、ソレノイド62への電流量が増加するとき、ポンプ20からの流体出力量は減少する。ポンプ20からの流体出力が減少するにつれ、モータ26の回転スピードは減少し、次に冷却ファン14を減速する。ソレノイド62への電流が減少するとき、その逆が当てはまる。
It should be understood that the ramp rate of the current to the solenoid 62 of the
冷却ファン14の回転スピードは、可変制御弁60のソレノイド62に供給される電流に反比例することも理解すべきである。しかし、冷却ファン14の回転スピードは、ソレノイド62への電流が増減するときに瞬時に増減しないが、この理由は、冷却ファン14およびモータ26のそれぞれが、減速時に克服しなければならない運動量および加速時に克服しなければならない慣性モーメントをもたらす質量を有するからである。
It should also be understood that the rotational speed of the cooling fan 14 is inversely proportional to the current supplied to the solenoid 62 of the
ステップ150において、コントローラ80は、可変制御弁60のソレノイド62に送られる電流が、冷却ファン14の逆転スピードVRに対応する逆電流IRに達したかどうかを決定する。ソレノイド62に送られる電流が逆電流IRに達した場合、制御はステップ160に続く。さもなければ、ソレノイド62に送られる電流が逆電流IRに達しなかった場合、制御はステップ140に戻る。
In
ステップ160において、ソレノイド62に送られる電流が逆電流IRに達したことをコントローラ80が決定した後、コントローラ80は第1の所定の遅延期間を開始して、冷却ファン14が逆転スピードVRに減速することを可能にする。次に、ステップ170において、コントローラ80はソレノイドへの逆電流IRの供給を維持する。制御はステップ180に続く。
In
次に、ステップ180において、コントローラ80は、遅延期間が経過したかどうかを決定する。遅延期間が経過していた場合、制御はステップ190に続く。さもなければ、遅延期間が経過していなかった場合、制御はステップ170に戻る。
Next, at step 180, the
ステップ190において、遅延期間が経過していたことをコントローラ80が決定すると、冷却ファンの回転方向は第1の方向と反対側の第2の方向に逆転される。第2の方向は、例えば、逆方向48、すなわちラジエータ12から空気を引き込む方向に、空気流を発生する方向であり得る。例えば、冷却ファン14は、コントローラ80が方向制御弁36のソレノイド38を作動して弁36をその逆転位置Rに移動するときに、第2の方向に逆転し得る。制御はステップ200に続く。
In
次に、ステップ200において、第2の方向のファン14の回転スピードは、第2の所定のランプ速度で、可変制御弁60のソレノイド62への電流を減少することによって加速される。第2のランプ速度は、ファン制御システム10の油圧的および機械的安定性を維持しつつ、所定の逆転スピードVM(例えば最大逆転スピード)に可能な限り迅速に達するように選択され得る。同様に、所定の逆転スピードVMは、冷却ファン14がラジエータ12からデブリを清浄にするために必要な時間期間を最小にするように選択され得る。実施形態では、所定の逆転スピードVMは最大ファンスピードVMAXであり得る。次に、制御はステップ210に続く。
Next, in
ステップ210において、コントローラ80は、可変制御弁60のソレノイド62に送られる電流が、冷却ファン14の所定の逆転スピードVMに対応する最小電流IMINに達したかどうかを決定する。ソレノイド62に送られる電流が最小電流IMINに達していた場合、制御はステップ220に続く。さもなければ、ソレノイド62に送られる電流が最小電流IMINに達していなかった場合、制御はステップ200に戻る。
In
次に、ステップ220において、ソレノイド62に送られる電流が最小電流IMINに達したことをコントローラ80が決定した後、コントローラ80は第2の所定の期間または逆転期間を開始する。次に、ステップ230において、コントローラ80はソレノイドへの最小電流IMINの供給を維持する。逆転期間の間、冷却ファン14は、冷却ファン14の最大回転スピードVMAXを超えない任意の速度で第2の方向に回転し得る。制御はステップ240に続く。
Next, at
ステップ240において、コントローラ80は、逆転期間が経過したかどうかを決定する。逆転期間が経過していた場合、制御はステップ250に続く。さもなければ、逆転期間が経過していなかった場合、制御はステップ230に戻る。
At
ステップ250において、逆転期間が経過していたことをコントローラ80が決定すると、第2の方向の冷却ファン14の回転は、第3の所定のランプ速度で、可変制御弁60のソレノイド62への電流を増加することによって減速される。第3のランプ速度は、ファン制御システム10の油圧的および機械的安定性を維持しつつ、適切な逆転スピードVRに可能な限り迅速に達するように選択され得る。あるいは、適切な逆転スピードVRとは異なる第2の適切な逆転スピードに冷却ファン14の回転を減速してもよい。同様に、第2の適切な逆転スピードは、ファン制御システム10の油圧的および機械的安定性を維持しつつ、冷却ファン14の逆転に使用される時間期間を最小にするように選択可能に選択され得る。次に、制御はステップ260に続く。
If the
次に、ステップ260において、コントローラ80は、可変制御弁60のソレノイド62に送られる電流が、冷却ファン14の逆転スピードVRに対応する逆電流IRに達したかどうかを決定する。ソレノイド62に送られる電流が逆電流IRに達していた場合、制御はステップ270に続く。さもなければ、ソレノイド62に送られる電流が逆電流IRに達していなかった場合、制御はステップ250に戻る。
Next, in
ステップ270において、ソレノイド62に送られる電流が逆電流IRに達したことをコントローラ80が決定した後、コントローラ80は第2の所定の遅延期間を開始して、冷却ファン14が逆転スピードVRに減速することを可能にする。次に、ステップ280において、コントローラ80はソレノイドへの逆電流IRの供給を維持する。制御はステップ290に続く。
In
次に、ステップ290において、コントローラ80は、第2の遅延期間が経過したかどうかを決定する。第2の遅延期間が経過していた場合、制御はステップ300に続く。さもなければ、第2の遅延期間が経過していなかった場合、制御はステップ280に戻る。
Next, at
ステップ300において、第2の遅延期間が経過していたことをコントローラ80が決定すると、冷却ファンの回転方向は第1の方向に逆転されて戻る。次に、制御はステップ310に続く。
If the
次に、ステップ310において、第1の方向のファン14の回転速度は、第4の所定のランプ速度で、可変制御弁60のソレノイド62への電流を減少することによって加速される。第4のランプ速度は、ファン制御システム10の油圧的および機械的安定性を維持しつつ、正規の作動スピードVNに可能な限り迅速に達するように選択され得る。次に、制御はステップ320に続く。
Next, in
ステップ320において、コントローラ80は、可変制御弁60のソレノイド62に送られる電流が、冷却ファン14の正規の作動スピードVNに対応する正規の動作電流INに達したかどうかを決定する。ソレノイド62に送られる電流が正規の動作電流INに達していた場合、制御はステップ330に続く。さもなければ、ソレノイド62に送られる電流が正規の動作電流INに達していなかった場合、制御はステップ310に戻る。
In
ステップ330において、ソレノイド62に送られる電流が正規の動作電流INに達したことをコントローラ80が決定した後、コントローラ80は所定の正規の動作期間Aを開始し、また制御はステップ340に続く。次に、ステップ340において、制御はステップ120に戻される。
In
一般に、機械に関連付けてコンピュータ(図示せず)を設けることが可能である。コンピュータは、所定の正規の動作期間A、所定の遅延時間、所定の逆転期間、1つまたは複数の所定のランプ速度、および所定の電流のような制御プロセス100の特定のパラメータを含む1つ以上のアルゴリズムを含み得る。代替的実施形態では、これらのパラメータは、機械の操作者によってアルゴリズムに入力してもよい。タイミング装置(図示せず)は、コンピュータ内に含まれるアルゴリズムに関連付けて、制御プロセス100に関連して経過時間を監視する。
Generally, a computer (not shown) can be provided in association with the machine. The computer may include one or more parameters including certain parameters of the
模範的な実施形態では、コンピュータは要求ファンアルゴリズムと逆転ファンアルゴリズムとを含むことが可能であり、これらの両方は、冷却ファンの回転方向ならびに回転スピードを制御するために利用される。コンピュータは、機械の正規の作動中に要求ファンアルゴリズムを使用し得る。時間Aが経過した後、コンピュータは逆転ファンアルゴリズムに切り換わって、ファンの回転を遅くし、時間期間Cの間にファンの回転を逆転し、再びファンの回転を遅くし、また再び冷却ファンを逆転して正転に戻す。コンピュータは、冷却ファンが前方方向に回転するとき、時間期間Aの間に要求ファンアルゴリズムに切り換わって戻ることが可能である。 In an exemplary embodiment, the computer may include a demand fan algorithm and a reversing fan algorithm, both of which are utilized to control the direction and speed of rotation of the cooling fan. The computer may use the demand fan algorithm during normal operation of the machine. After time A has elapsed, the computer switches to the reversing fan algorithm, slows down the fan, reverses the fan during time period C, slows down the fan again, and restarts the cooling fan again. Reverse and return to normal rotation. The computer can switch back to the request fan algorithm during time period A as the cooling fan rotates in the forward direction.
図3は、制御プロセス100の最中に可変制御弁60のソレノイド62に移動する電流対時間を示したグラフである。このグラフは正転(期間AとB)および逆転(期間CとD)の期間を含む。
FIG. 3 is a graph showing the current flowing to the solenoid 62 of the
次に図1および図2を参照して、可逆ファン制御システム10の作動について以下に詳細に説明する。一般に、機械の「正規の」作動は、冷却ファン14を回転して前方方向46の空気流を発生する工程を含む。1つの模範的な実施形態では、このことは、要求ファンアルゴリズムを用いることによって達成し得る。ファン14を前方方向に回転させるために、方向制御ソレノイド弁36はその前方位置Fにある。図3の「正規の」動作期間Aの間、可変制御弁60への電流はほぼ一定の「正規の」電流INであるので、ファン14は一般にほぼ一定のスピードで回転する。正規のファンスピードおよび正規の電流INは機械により変化し得ることを理解すべきである。
Next, referring to FIGS. 1 and 2, the operation of the reversible
冷却ファン14が正規のスピードで前方方向に回転する所定期間Aは、機械により変化することも理解すべきである。例えば、期間Aは約0分〜約240分の範囲にあり得る。例えば、1つの模範的な実施形態では、期間Aは約20分であり得る。他の模範的な実施形態では、期間Aは約30分であり得る。期間Aは、冷却ファン14を逆方向に回転してデブリを取り除くことが必要、有益、および/または効率的であり得るように、ある量のデブリがラジエータ12内に留まることが予想される時間期間を表し得る。
It should also be understood that the predetermined period A during which the cooling fan 14 rotates forward at a regular speed varies by machine. For example, period A can range from about 0 minutes to about 240 minutes. For example, in one exemplary embodiment, period A can be about 20 minutes. In another exemplary embodiment, period A can be about 30 minutes. Period A is the time during which a certain amount of debris is expected to remain in
期間Aが過ぎたことをコントローラ80が決定するまで、冷却ファン14を回転して、前方方向46の空気流を発生し得る。期間Aが過ぎた後、コントローラ80は信号を送信して、前方方向のファンの回転スピードを減少させる。正規のスピードから適切な逆転スピードへのファンの所望の回転減速を達成するために、コントローラ80は信号を制御装置70に送信して、第1の所定のランプ速度で、可変制御弁60への電流を正規の電流INから逆電流IRに増加し得る。
Cooling fan 14 may be rotated to generate airflow in
逆電流IRは、機械に応じて変化し得ることを理解すべきである。例えば、逆電流IRは約0.0アンペア〜約5.0アンペアの範囲にあり得る。模範的な実施形態では、逆電流IRは約1.5アンペアであり得る。他の模範的な実施形態では、逆電流IRは約1.8アンペアであり得る。逆電流IRは逆転アルゴリズムのパラメータであり得るか、あるいは機械操作者によって入力することが可能である。 Reverse current I R is to be understood that may vary depending on the machine. For example, the reverse current I R can be in the range of about 0.0 amps to about 5.0 amps. In the exemplary embodiment, the reverse current I R may be about 1.5 amps. In another exemplary embodiment, the reverse current I R may be about 1.8 amps. Or the reverse current I R may be a parameter of the reverse algorithm, or can be entered by the machine operator.
冷却ファン14は、ある時間期間Bにわたって正規の作動スピードVNから逆転スピードVRに減速される。期間Bの間、ソレノイド62への電流は逆電流IRに漸減され、また第1の遅延期間が経過する。期間Bは機械により変化し得る。例えば、期間Bは約0秒〜約30秒の範囲にあり得る。模範的な実施形態では、期間Bは約2秒であり得る。他の模範的な実施形態では、期間Bは約5秒であり得る。 Cooling fan 14 is decelerated from a normal operating speed over a period of time B V N in the reverse rotation speed V R. During the period B, the electric current to the solenoid 62 is gradually reduced in the reverse current I R, also the first delay period elapses. Period B can vary with the machine. For example, period B may range from about 0 seconds to about 30 seconds. In an exemplary embodiment, period B may be about 2 seconds. In another exemplary embodiment, period B may be about 5 seconds.
冷却ファン14が逆転スピードVRに減速された後、コントローラ80は信号を制御装置50に送信して、方向制御弁36を作動し、方向制御弁36の位置をその逆位置Rにシフトし得る。このことにより、冷却ファン14の回転方向が逆転されて空気流を逆方向48に発生する。
After cooling fan 14 is decelerated in the reverse rotation speed V R, the
冷却ファン14の回転方向が逆転された後、コントローラ80は信号を送信して、逆方向の冷却ファン14の回転を加速し得る。適切な逆転スピードから所定のスピード(例えば最大スピード)への所望の回転加速を達成するために、コントローラ80は信号を制御装置70に送信して、第2の所定のランプ速度で、可変制御弁60への電流を逆転トリップポイント電流IRから最小電流IMINに減少し得る。
After the direction of rotation of the cooling fan 14 is reversed, the
最小電流IMINは機械により変化し得ることを理解すべきである。例えば、最小電流IMINは約0.4アンペアであり得る。第2のランプ速度も機械により変化し得る。例えば、電流は、約0.0アンペア/秒〜約2.5アンペア/秒の範囲の速度で漸減し得る。模範的な実施形態では、第2のランプ速度は約1アンペア/秒であり得る。 It should be understood that the minimum current I MIN can vary from machine to machine. For example, the minimum current I MIN may be about 0.4 amps. The second ramp speed may also vary from machine to machine. For example, the current may be ramped down at a rate ranging from about 0.0 amps / sec to about 2.5 amps / sec. In an exemplary embodiment, the second ramp rate can be about 1 amp / sec.
ファンへの電流が最小電流IMINに達すると、冷却ファン14の回転スピードは所定の逆転スピードVMに間もなく達する。所定の逆転スピードVMは高速、例えば冷却ファン14の最大回転スピードVMAXであり得る。コントローラ80は、所定の逆転期間の間、冷却ファン14を逆方向に回転し得る。時間期間Cは、逆転スピードVRから所定の逆転スピードVMに冷却ファン14のスピードを上昇し、かつラジエータ12からデブリを取り除くためにかかる時間を表している。期間Cは機械により変化し得る。例えば、期間Cは約0秒〜約120秒の範囲にあり得る。模範的な実施形態では、期間Cは約20秒であり得る。他の模範的な実施形態では、期間Cは約30秒であり得る。
When the current to the fan reaches the minimum current I MIN, the rotation speed of the cooling fan 14 will soon reach a predetermined reverse speed V M. Predetermined reverse speed V M may be fast, for example at the maximum rotational speed V MAX of the cooling fan 14. The
逆転期間が過ぎたことをコントローラ80が決定すると、コントローラ80は信号を送信して、逆方向の冷却ファン14の回転を減速し得る。所定のスピード(例えば最大スピード)から適切な逆転スピードへの所望の回転減速を達成するために、コントローラ80は信号を制御装置70に送信して、第3の所定のランプ速度で、可変制御弁60への電流を最小電流IMINから逆電流IRに増加し得る。
If the
冷却ファン14は、ある時間期間Dにわたって所定の逆転スピードVMから逆転スピードVRに減速される。期間Dの間、ソレノイド62への電流は逆電流IRに漸減され、また第2の所定の遅延期間が経過する。期間Dは機械により変化し得る。例えば、期間Dは約0秒〜約30秒の範囲にあり得る。模範的な実施形態では、期間Dは約2秒であり得る。他の模範的な実施形態では、期間Dは約5秒であり得る。 Cooling fan 14 is decelerated from reverse over a period of time D predetermined speed V M in the reverse rotation speed V R. During the period D, the electric current to the solenoid 62 is gradually reduced in the reverse current I R, also a second predetermined delay period elapses. The period D can be changed by a machine. For example, period D can range from about 0 seconds to about 30 seconds. In an exemplary embodiment, time period D may be about 2 seconds. In another exemplary embodiment, period D can be about 5 seconds.
冷却ファン14が逆転スピードVRに減速されると、コントローラ80は信号を制御装置50に送信して、方向制御弁36を作動し、弁36の位置をその前方位置Fにシフトして戻し得る。このことにより、冷却ファン14の回転方向が逆転されて戻り、正転46の空気流を発生する。
When the cooling fan 14 is decelerated in the reverse rotation speed V R, the
冷却ファン14の回転が逆転されて正転46の空気流を発生した後、コントローラ80は信号を送信して、冷却ファン14の回転を加速し得る。逆転スピードから正規のスピードへの所望の回転加速を達成するために、コントローラ80は信号を制御装置70に送信して、第4の所定のランプ速度で、可変制御弁60への電流を逆転トリップポイント電流IRから正規の電流INに減少し得る。
After the rotation of the cooling fan 14 is reversed to generate the airflow of the
一実施形態では、コントローラ80は信号を送信して、可変制御弁60への電流を、コントローラ80が逆転ファンアルゴリズムを用いて自動逆転手順を開始する前に可変制御弁60に流れていた同一の電流に減少し得る。模範的な実施形態では、コントローラ80は、それが冷却ファン14の方向の回転の自動逆転を開始する直前の時間に、弁60への電流に関する値を記憶し得る。冷却ファン14の方向の回転が前方方向に逆転されて戻った後、コントローラ80は、弁60への電流を記憶された電流値に減少し得る。
In one embodiment, the
上述のように、冷却ファン14が逆転されると、ラジエータ12と冷却器16とを通過する冷却空気の逆流によって、ラジエータ12および冷却器16に留まるデブリを取り除くことが可能である。上述の方法を用いて、逆方向48に流れる空気は、規則的な時間期間でラジエータ12および冷却器16の詰まった部分を自動的に清浄にし得る。
As described above, when the cooling fan 14 is reversed, debris remaining in the
さらに、機械の操作者は、冷却ファン14の回転を逆方向に手動で変更することによってデブリを手動で取り除き得る。これは、操作者が手動スイッチ54を作動して方向制御弁36をその逆位置Rに手動でシフトするときに行われる。したがって、自動清浄に加えて、ラジエータ12の詰まった部分の清浄は、状況がこのような手動清浄を必要とするときにはいつでも行うことが可能である。冷却ファンの手動逆転は、自動逆転のタイミングのために期間Aを再始動してもしなくてもよい。さらに、機械の遮断は、自動逆転のタイミングのために期間Aを再始動してもしなくてもよい。
Further, the machine operator may manually remove debris by manually changing the rotation of the cooling fan 14 in the opposite direction. This occurs when the operator actuates the
図1に示したように、本発明の模範的な実施形態の作動は1つ以上のコントローラ80で実施することが可能である。コントローラ80は、一般的な目的または特殊な目的のコンピュータと、プログラミングされたマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラおよび周辺の集積回路素子と、ASICまたは他の集積回路と、別個の素子回路のようなハードウェア電子回路または論理回路と、PLD、PLA、FPGAまたはPAL等のようなプログラム可能な論理装置とを含み得る。一般に、図2に示したフローチャートを実施できる有限状態マシンが任意の装置を使用して、本発明のコントローラの機能を実施することができる。
As shown in FIG. 1, the operation of the exemplary embodiment of the present invention can be performed by one or
本発明の範囲または精神から逸脱することなく、ファン制御システムにおいて種々の修正および変更を行うことができることが当業者には明白であろう。本発明の他の実施形態は、本明細書に開示した本発明の仕様および実施を考慮すれば当業者には明白であろう。明細書および例があくまでも模範的なものに過ぎないと考えられることが意図される。 It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the fan control system without departing from the scope or spirit of the invention. Other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art from consideration of the specification and practice of the invention disclosed herein. It is intended that the specification and examples be considered as exemplary only.
10 油圧回路
12 ラジエータ
14 ファン
16 作動液(オイル)冷却器
18 空気通路
20 油圧ポンプ
22 油圧ライン
24 油圧ライン
26 モータ
26a モータ26の第1のポート
26b モータ26の第2のポート
28 油圧ライン
29 油圧ライン
30a 油圧ライン
30b 油圧ライン
32 リリーフ弁
34 リリーフ弁
36 第1の弁(方向制御弁)
38 弁36のソレノイド
40 弁36のリターンスプリング
44 タンク
46 空気流の前方方向
48 空気流の逆方向
50 制御装置
52 コントローラ
54 手動スイッチ
60 第2の弁(可変制御弁)
62 弁60のソレノイド
64 弁60のばね
66 油圧ライン
68 油圧ライン
70 制御装置
72 コントローラ
74 手動スイッチ
76 油圧ライン
80 コントローラ
100 可逆自動ファン制御プロセス
110 ステップ:エンジン始動
120 ステップ:作動スピードでファンを第1の方向に回転
130 決定:所定の動作期間は経過したか?
140 ステップ:ファンの減速
150 決定:ソレノイドへの電流=IR?
160 ステップ:第1の遅延期間の開始
170 ステップ:ソレノイドへの電流=IR
180 決定:遅延期間は経過したか?
190 ステップ:ファンの方向の逆転
200 ステップ:ファンを第2の方向に加速
210 決定:ソレノイドへの電流=IM?
220 ステップ:逆転期間の開始
230 ステップ:ソレノイドへの電流=IM
240 決定:逆転期間は経過したか?
250 ステップ:ファンの減速
260 決定:ソレノイドへの電流=IR?
270 ステップ:第2の遅延期間の開始
280 ステップ:ソレノイドへの電流=IR
290 決定:遅延期間は経過したか?
300 ステップ:ファンの方向の逆転
310 ステップ:ファンを第1の方向に加速
320 決定:ソレノイドへの電流=IN?
330 ステップ:所定の動作期間の開始
340 ステップ:ステップ120に戻る
38 solenoid of
62 Solenoid of
140 step: deceleration of the
160 Step: a first delay period starts 170 Step: current to the solenoid = I R
180 Decision: Has the delay period expired?
190 Step: Reverse direction of
220 step: start of
240 Decision: Has the reversal period expired?
250 Step: Deceleration of
270 Step: start 280 steps of a second delay period: current to the solenoid = I R
290 Decision: Has the delay period expired?
300 Step: Reversing the direction of the
330 step: start of
Claims (10)
ある作動スピードでファンを第1の方向に回転して、第1の所定期間の間に空気をラジエータに向けて方向付ける工程と、
第1の所定期間の終了後に第1の方向におけるファンの回転を減速する工程と、
第1の方向と反対側の第2の方向におけるファンの回転を所定のスピードに加速する工程と、
第2の所定期間の間に所定のスピードでファンを第2の方向に回転させる工程と、
第2の所定期間の終了後に第2の方向におけるファンの回転を減速する工程と、
第1の方向におけるファンの回転を作動スピードに加速する工程と、を含む方法。 A method of operating a fan control system associated with a radiator, comprising:
Rotating the fan at a certain operating speed in a first direction to direct air toward the radiator during a first predetermined period;
Reducing the rotation of the fan in the first direction after the end of the first predetermined period;
Accelerating the rotation of the fan in a second direction opposite to the first direction to a predetermined speed;
Rotating the fan in a second direction at a predetermined speed during a second predetermined period;
Reducing the rotation of the fan in the second direction after the end of the second predetermined period;
Accelerating the rotation of the fan in the first direction to an operating speed.
ラジエータと、
ラジエータに関連付けられたファンであって、ファンが第1の方向に回転されるときにラジエータに向けて空気を方向付け、かつファンが第1の方向と反対側の第2の方向に回転されるときにラジエータの方向から空気を引き込むように構成されるファンと、
第1の所定期間の間にある作動スピードでファンを第1の方向に回転させ、第1の所定期間の終了後にファンの回転を減速するように構成された少なくとも1つのコントローラであって、第2の方向におけるファンの回転を所定のスピードに加速し、第2の所定期間の間に所定のスピードで第2の方向にファンを回転させ、第2の所定期間の終了後に第2の方向におけるファンの回転を減速するようにさらに構成され、さらに第1の方向におけるファンの回転を作動スピードに加速するように構成される少なくとも1つのコントローラと、を備える機械。 A machine,
Radiator and
A fan associated with the radiator, wherein the fan directs air toward the radiator when the fan is rotated in a first direction, and the fan is rotated in a second direction opposite the first direction. A fan that is sometimes configured to draw air in the direction of the radiator,
At least one controller configured to cause the fan to rotate in a first direction at an operating speed during a first predetermined time period and to reduce the rotation of the fan after the first predetermined time period; The rotation of the fan in the second direction is accelerated to a predetermined speed, and the fan is rotated in the second direction at a predetermined speed during a second predetermined period. At least one controller further configured to reduce the rotation of the fan and further configured to accelerate the rotation of the fan in the first direction to an operating speed.
加圧流体を第1のポートおよび第2のポートの一方に選択的に供給して、ファンを第1の方向および第2の方向の一方に回転させるように操作可能な第1の弁と、
第1のポートおよび第2のポートの選択された一方への加圧流体の供給を変更するように操作可能な第2の弁と、
加圧流体をモータに供給するように構成されたポンプと、
をさらに含み、
少なくとも1つのコントローラが、加圧流体を第1のポートに供給してファンを第1の方向に回転させるため、および加圧流体を第2のポートに供給してファンを第2の方向に回転させるために、第1の弁を作動するように構成され、少なくとも1つのコントローラが第2の弁を作動してファンを加減速するように構成され、かつ前記所定のスピードが最大スピードである、請求項5に記載の機械。 A fluid operated motor coupled to the fan having a first port and a second port;
A first valve operable to selectively supply pressurized fluid to one of the first port and the second port to rotate the fan in one of the first direction and the second direction;
A second valve operable to alter the supply of pressurized fluid to a selected one of the first port and the second port;
A pump configured to supply pressurized fluid to the motor;
Further comprising
At least one controller supplies pressurized fluid to a first port to rotate the fan in a first direction, and supplies pressurized fluid to a second port to rotate the fan in a second direction. At least one controller is configured to operate a second valve to accelerate and decelerate the fan, and the predetermined speed is a maximum speed. The machine according to claim 5.
A controller is configured to supply current to the second valve, wherein the supply of pressurized fluid from the pump decreases when the current to the second valve is increased, and the current to the second valve decreases. 10. The machine of claim 9, wherein the supply of pressurized fluid from the pump increases when the pump is turned on.
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